專利名稱：不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法
技術領域：
本發明涉及一種新品種的煉鋼連續鑄造用保護渣，符合保護自然環境的要求，具體說是一種不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法。
背景技術：
常用的煉鋼連續鑄造用保護渣(MOLD FLUX)中一般含有0.5-15％的氟成分，鑄造的鑄坯表面和保護渣的熔渣殘留，這些殘留物中含有的氟成分，一部分蒸發，但是大部分殘留在里面。鑄造過程中，為了鑄坯的凝固和冷卻，使用直接在鑄坯表面灑水的冷卻方法，使冷卻廢水里流入了氟成分。由于廢水中氟濃度的增加，對廢水處理時，不得不在水處理設備中特別有單獨處理氟成分的部分。使得處理設備結構更加復雜，價格高，處理麻煩，廢水處理成本高。
通常保護渣是在鋼的連續鑄造工程結晶器內添加使用的重要消耗的輔材，保護渣投入到結晶器內熔鋼上面，受熱成為未熔層、燒結層、液渣層三層。這樣保護渣的性能與碳含量密切相關，作用是絕熱保溫，防止散熱；隔開空氣，防止鋼水二次氧化，保證鋼的質量；吸收熔解從鋼水中上浮到鋼渣界面的夾雜物。結晶器壁與凝固坯殼之間應該有一層渣膜起潤滑作用，以減少拉坯阻力，從而可以防止凝固坯殼與結晶器壁的粘結，保護渣就是形成潤滑膜層，因此能起到提高連續鑄造生產的穩定性和提高鑄坯表面質量的作用。
一般保護渣是SiO2，CaO，MgO，Al2O3，Na2O，Fe2O3，F，C等化學成分構成的混合物，鋼的連續鑄造條件則隨著鋼種及鑄造速度來調整保護渣的化學及物理性能(熔點，粘度，結晶器率，凝固溫度)。鋼種的區分是根據鋼中碳含量來分為超低碳素鋼(碳重量含量0.08％以下)，低碳素鋼(碳重量含量0.08％-0.15％到0.18％)，中高碳素鋼(碳重量含量0.16％到0.19-0.7％)，高碳素鋼(碳重量含量0.7％以上)。鑄造速度大約是以1.2-1.5米/分鐘作為標準區分，速度低的為低速，速度高的為高速。隨著鋼種的不同，對保護渣的化學性質和物理性質要求也不同。生產低碳素鋼時的保護渣結晶的傾向大，堿度、熔點、粘度比高碳素鋼要求高。高速連續鑄造用保護渣應具有低粘度。
隨著保護渣中的各種氧化物種類、含量不同，保護渣的化學性質和物理性質變化由以下概括保護渣的粘度一般是隨SiO2，Al2O3含量的上升而逐漸增加，隨著CaO，MgO，Na2O，Fe2O3，F的增加而減小。凝固溫度是隨CaO的上升而增加，隨著SiO2，Al2O3，MgO，Na2O，Fe2O3，F增加而減小，結晶傾向是隨著CaO，MgO，Na2O，F的上升而增加，隨著SiO2，Al2O3增加而減少。
以前常用的保護渣有氟含量，這是因為制造保護渣的熔化原料中含有氟，如瑩石(Fluospar，CaF2)，氟化鈉(Sodium Fluorite，NaF)，冰晶石(Cryolite，Na3AlF6)，氟化堿(Sodium Silicofluoride，Na2SiF6)，也包括含氟成分的預熔料。氟有降低粘度、凝固溫度，提高結晶化傾向的作用。
本發明中關注的部分是代替氟作用的液渣層。包括含B2O3的液渣層，含Li2O的液渣層，含Na2O，MnO2的熔渣組織，作為符合連鑄條件(鋼種、鑄造速度)和其他氧化物(SiO2，CaO，MgO，Al2O3)單獨或組合使用制作成無氟保護渣，具有均勻的熔融性，流動性，改善粘度，在連鑄工藝中起著很重要的作用，直接影響鋼坯質量和穩定。
發明內容本發明目的在于克服上述技術中的缺點，提出不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，為了在鑄坯凝固及冷卻時，防止在鑄坯直接撒水的冷卻水中流入氟，使廢水里氟含量變為零，在水處理設備當中沒有必要處理氟含量。為超低碳素鋼、低碳素鋼、中高碳素鋼及高碳素鋼提供適合低速、高速連續鑄造使用。本發明的其他目的是為了適合上述的連續鑄造條件，用代替氟含量的包括含B2O3的液渣層，含Li2O的液渣層，含Na2O的液渣層及含MnO2的液渣層，和其他氧化物(SiO2，CaO，MgO，Al2O3)單獨或組合使用，用于鋼的連續鑄造過程中，使其代替氟的作用，具有均勻的熔融特性和流動性并能改善粘度，從而在連續鑄造工藝中達到高效率生產、提高生產的穩定性和提高連續鑄造的產品質量。
本發明目的由以下技術方案實現該超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于具有以下A的組成成分和B的性能范圍A 重量含量％ 組成成分(1)23-40 SiO2(2)20-40 CaO(3)0.5-10 MgO(4)0.5-10 Al2O3(5)0.5-10 MnO2(6)2-15Na2O(7)5-15B2O3(8)0.5-10 CB 性能范圍(1)0.8-2.0的堿度(2)800-1200℃的熔點(3)0.2-5泊的粘度(4)0.1-30.0％的結晶器率本發明目的還由以下技術方案實現該超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于具有以下A的組成成分和B的性能范圍A 重量含量％組成成分(1)23-40 SiO2(2)20-40 CaO(3)0.5-10MgO(4)0.5-10Al2O3(5)0.5-10MnO2(6)2-15 Na2O(7)5-15 B2O3(8)1-10 Li2O(9)0.5-10CB 性能范圍(1)0.8-2.0的堿度(2)800-1200℃的熔點(3)0.2-5泊的粘度(4)0.1-30.0％的結晶器率以上兩個技術方案，為了達到發明目的，能代替氟含量作用的，適合連鑄條件，由以下含B2O3的液渣層，含Li2O的液渣層，含Na2O的液渣層，含MnO2的液渣層，與其他氧化物(SiO2、CaO、MgO、Al2O3等)單獨或者組合使用。
B2O3系列的原料包括5-60％全融化硼素液渣層組成物，5-55％預熔料(Frit)，5-60％的灰硼石中包括其中一個以上構成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
B2O3及Na2O系列原料含1-20％無水硼化物所構成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
Na2O系列原料含5-60％合成硅鈣、硅酸鈣，1-15％的純堿，1-20％的鈉鈣硅酸鹽中包括其中一個以上構成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
MnO2系列原料含5-60％的全融化錳干液渣層組成物形成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
Li2O系列原料含1-35％的碳酸鋰，1-20％的鋰輝石中包括其中一個以上形成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
含B2O3的液渣層是全融化硼素液渣層組成物，〔韓國專利第2003-14770號CaO-SiO2-B2O3-Al2O3液渣層〕，預熔料(Frit，SiO2-CaO-B2O3液渣層)，灰硼石〔參照韓國專利第0079378號，CaO-SiO2-B2O3-Al2O3-MgO液渣層〕使用無水硼化物(Borax Anhydrate，Na2B4O7)，但是使用全熔化硼素液渣層組成物及預熔料(Frit)能減少保護渣的結晶水分的含量，降低漏鋼現象(Break Out)含Li2O液渣層，含Na2O的液渣層，及含MnO2液渣層，碳酸鋰的液渣層(Lithium Carbonate Li2CO3)液渣層，鋰輝石(Spodumene SiO2-Al2O3-Li2O)及上述的硼素熔渣組成物(CaO-SiO2-B2O3-Na2O-Al2O3液渣層)合成鈉鈣硅酸鹽組成物(Sodium Calcium Silicate)〔韓國專利第2002-3978號CaO-SiO2-Na2O-Al2O3液渣層〕，純堿(Sodium Carbonate，Na2CO3)鈉鈣硅酸鹽(Sodium Calcium Silicate CaO-SiO2-Na2O液渣層)，錳干液渣層組成物〔參照使用韓國專利第2002-59050號MnO2-SiO2-CaO-Al2O3液渣層〕。
上述的含B2O3、Li2O、Na2O、MnO2的液渣層適合上述的連鑄條件，能跟其他的氧化物(SiO2，CaO，MnO2，Al2O3)等單獨或組合使用，為了達到本發明的效果，如表1，表2所示的條件為好。
(表1)
(表2)
表1、表2表示能代替氟成分的含B2O3的液渣層，含Li2O的液渣層，含Na2O的液渣層及含MnO2的液渣層原料的化學組成，括號里的數字表示化學組成的范圍。(單位是重量％)本發明的優點是使用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣能代替氟成分作用的含B2O3的液渣層，含Li2O的液渣層，含Na2O的液渣層及含MnO2的液渣層，符合連續鑄造條件(鋼種，鑄造速度等)，單獨或組合使用時具有均勻的熔融特性和流動性，改善粘度，能夠在連續鑄造中達到順利生產，提高產品質量的目的。
圖1是本發明的不含氟的煉鋼連鑄用保護渣粉末形狀產品的制造方法的工程圖，在粉末混合機1內，用能代替氟成分的含B2O3的液渣層，含Na2O的液渣層及含MnO2的液渣層原料單獨或組合跟其他原料混合，再由包裝機的料罐2輸送包裝好。
圖2是本發明的不含氟的煉鋼連鑄用保護渣中空顆粒形產品的制造方法的工程圖，在嗣服罐3內的工業水里有能代替氟成分的含B2O3，Li2O，Na2O，MnO2的液渣層原料單獨或組合與其他原料投入制成漿狀，再經過噴霧干燥塔4噴射形成中空顆粒形保護渣產品，冷卻后再包裝起來。
圖3a、圖3b是不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣粉末形狀及中空顆粒形產品的制造工藝圖。
按照本發明的制造方法，使用能代替氟成分的含B2O3的液渣層，含Li2O的液渣層，含Na2O的液渣層及含MnO2的液渣層原料，制成不含氟成分的連續鑄造用保護渣應用在浦項光陽制鐵(Slab)企業，在超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼，高碳素鋼的生產中，結果證明適應在連續鑄造上，沒有發生漏鋼現象，提高了鑄坯質量。
具體實施方式
，結合
實施例制造不含氟的煉鋼連鑄用保護渣，各實施例列在以下的表中
在以下的實施例中，例2是由能代替氟成分作用的全融化硼素液渣層組成物50％，純堿7.5％跟其他原料混合；例3是由能代替氟作用的合成硅鈣45％，全融化硼素液渣層組成物15％，純堿11％，鋰輝石2％，碳酸鋰5％，跟其他原料混合，通過圖2所示設備的顆粒產品工藝制造。剩下的例1，例4-例14也是上述的例2、例3一樣按照化學成分的組成含B2O3的液渣層，含Li2O的液渣層，含Na2O的液渣層及含MnO2的液渣層原料，單獨或跟其他原料混合使用，通過圖2的顆粒產品工藝制造。
上述的不含氟的煉鋼連鑄用保護渣表3，4，5，6同樣在浦項光陽制鐵企業(Slab)制造超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼，高碳素鋼，適應在連續鑄造工程中使用。連續鑄造工藝使用結果沒有發生漏鋼現象，具有穩定性，提高了鑄坯質量。
(表3)
(表4)
(表5)
(表6)
表3是超低碳素鋼低速及高速用，表4是低碳素鋼低速及高速用，表5是中高碳素鋼用，表6是高碳素鋼用的目前的含氟成分的保護渣與本發明的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣的化學及物理性質對比的表格。
權利要求
1.一種超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于具有以下A的組成成分和B的性能范圍A重量含量％ 組成成分(1)23——40 SiO2(2)20——40 CaO(3)0.5——10MgO(4)0.5——10Al2O3(5)0.5——10MnO2(6)2——15 Na2O(7)5——15 B2O3(8)0.5——10CB(1)0.8——2.0的堿度(2)800——1200℃的熔點(3)0.2——5泊的粘度(4)0.1——30.0％的結晶器率
2.一種超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于具有以下A的組成成分和B的性能范圍A重量含量％ 組成成分(1)23——40 SiO2(2)20——40 CaO(3)0.5——10MgO(4)0.5——10Al2O3(5)0.5——10MnO2(6)2——15 Na2O(7)5——15 B2O3(8)1——10 Li2O(9)0.5——10CB(1)0.8——2.0的堿度(2)800——1200℃的熔點(3)0.2——5泊的粘度(4)0.1——30.0％的結晶器率
3.按照權利要求1或2所述的一種超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于B2O3系列的原料包括5-60％全融化硼素液渣層組成物，5-55％預熔料(Frit)，5-60％的灰硼石中包括其中一個以上構成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
4.按照權利要求1或2所述的一種超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于B2O3及Na2O系列原料含1-20％無水硼化物(Borax Anhydrate)所構成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
5.按照權利要求1或2所述的一種超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于Na2O系列原料含5-60％合成硅鈣，1-15％的純堿，1-20％的鈉鈣硅酸鹽中包括其中一個以上構成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
6.按照權利要求1或2所述的一種超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于MnO2系列原料含5-60％的全融化錳干液渣層組成物形成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
7.按照權利要求2所述的一種超低碳素鋼，低碳鋼，中高碳素鋼及高碳素鋼用不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法，其特征在于Li2O系列原料含1-35％的碳酸鋰，1-20％的鋰輝石中包括其中一個以上形成的不含氟成分的煉鋼連鑄用保護渣。
全文摘要
不含氟的煉鋼連鑄用保護渣及制造方法是一種新品種的煉鋼連續鑄造用保護渣，符合保護自然環境的要求。其特征在于具有以下的組成成分和性能范圍23－40％SiO
文檔編號B22D11/111GK1666829SQ20051006538
公開日2005年9月14日 申請日期2005年4月14日 優先權日2004年6月23日
發明者金寬椿 申請人:青島斯多伯格三一冶金材料有限公司